Un planeta gigante expulsado del Sistema Solar

Artículo publicado el 10 de noviembre de 2011 en la web de SwRI

Al igual que un experto jugador de ajedrez sacrifica una pieza para proteger a la reina, el Sistema Solar puede haberse desprendido de un planeta gigante y haber salvado a la Tierra, de acuerdo con un artículo recientemente publicado en The Astrophysical Journal Letters.

“Tenemos todo tipo de pistas sobre la evolución temprana del Sistema Solar”, dice el autor Dr. David Nesvorny del Instituto de Investigación Southwest. “Proceden del análisis de la población trans-Neptuniana de pequeños cuerpos conocida como Cinturón de Kuiper, y del registro de cráteres lunares”.

Planeta gigante expulsado del Sistema Solar

Planeta gigante expulsado del Sistema Solar © Crédito: Instituto de Investigación Southwest


Estas pistas sugieren que las órbitas de los planetas gigantes se vieron afectadas por una inestabilidad dinámica cuando el Sistema Solar tenía apenas 600 millones de años. Como resultado, los planetas gigantes y cuerpos menores fueron dispersados unos por otros.

Algunos pequeños cuerpos se mudaron al Cinturón de Kuiper, mientras que otros viajaron hacia dentro, produciendo impactos en los planetas terrestres y la Luna. Los planetas gigantes también se movieron. Júpiter, por ejemplo, dispersó la mayor parte de cuerpos pequeños hacia el exterior, y se movió hacia el interior.

Este escenario, sin embargo, presenta un problema. Los lentos cambios en la órbita de Júpiter, como los que se esperan a partir de interacciones con cuerpos pequeños, habrían transmitido demasiado momento a las órbitas de los planetas terrestres, agitando o perturbando el Sistema Solar interior y provocando posiblemente que la Tierra colisionara con Marte o Venus.

“Los colegas sugirieron una forma inteligente de solventar este problema”, dice Nesvorny. “Propusieron que la orbita de Júpiter cambió rápidamente cuando Júpiter se vio separado de Urano o Neptuno durante la inestabilidad dinámica del Sistema Solar exterior”. La teoría del “Júpiter saltarín”, como se conoce, es menos dañina para el Sistema Solar interior, debido al acoplamiento orbital entre los planetas terrestres y Júpiter.

Nesvorny dirigió miles de simulaciones por ordenador de los inicios del Sistema Solar para poner a prueba la teoría del Júpiter saltarín. Encontró que, como esperaba, Júpiter de hecho saltaba por la dispersión de Urano o Neptuno. Cuando saltaba, sin embargo, Urano y Neptuno eran expulsados del Sistema Solar. “Claramente, había algo mal”, dice.

Motivado por estos resultados, Nesvorny se preguntó si el Sistema Solar inicial podría haber tenido cinco planetas gigantes en vez de cuatro. Ejecutando las simulaciones con un planeta gigante adicional, con una masa similar a la de Urano o Neptuno, las cosas de pronto encajaron. Un planeta fue expulsado por Júpiter del Sistema Solar, dejando cuatro planetas gigantes tras de sí, y a Júpiter saltando, sin perturbar a los planetas terrestres.

“La posibilidad de que el Sistema Solar tuviese más de cuatro planetas gigantes inicialmente, y que expulsase alguno, parece ser concebible a la vista de los recientes descubrimientos de un gran número de planetas libres en el espacio interestelar, lo que indica que el proceso de eyección de planetas podría ser habitual”, comenta Nesvorny.


Fecha Original: 10 de noviembre de 2011
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Comments (6)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado el 10 de noviembre de 2011 en la web de SwRI Al igual que un experto jugador de ajedrez sacrifica una pieza para proteger a la reina, el Sistema Solar puede haberse desprendido de un planeta gigante y haber…..

  2. Mario Bros.

    ¡Los astrofísicos han descubierto los videojuegos! xD

  3. Pero no me dice nada del Jupiter Caliente, ¿que hay de èl eh?

  4. Helena Gómez

    ¿Por qué tienen que moverse los planetas por todo el sistema solar primitivo? ¿No pueden haberse formado por la condensación de alguna especie de nebulosa que entrara en interacción con el sistema solar primitivo y haber sido desde un principio aproximadamente como son ahora? Quiza los planetas al principio eran un poco más pequeños que ahora y fueron barriendo un anillo formado anteriormente en la zona de su órbita. ¿Tuvo que formarse la Luna en un punto lagrangiano (Teoría del gran impacto) para después chocar con la tierra y formar la Luna actual?¿No pudo formarse el conjunto Tierra-Luna al mismo tiempo por condensación y acreción?

    • Alfven

      Al principio las simulaciones no contemplaban la posibilidad de que los planetas anduviesen bailando. El problema llegó cuando se detectaron exoplanetas en órbitas tan cerradas, tan próximas a su estrella que era imposible (o eso se piensa) que se hubiesen formado ahí, por tanto se comenzó a contemplar la posibilidad de que las órbitas de los protoplanetas no se fijen, sino que sean caóticas hasta que se estabilicen. Como se “abrió la veda” para virtualmente mover planetas de sitio, pues hay actualmente muchos modelos que explican mejor unas cosas y dejan en el aire otras, por ejemplo, en muchos modelos se postula que Urano y Neptuno permutaron sus posiciones (que Neptuno se formó más cerca del Sol). En realidad, esto ha hecho las simulaciones mucho más complejas, porque los protoplanetas ya podrían irse moviendo mientras se están formando (los modelos antiguos “favorecían” órbitas de antemano por resonancia, etc., pero ahora todo es mucho más caótico)…

      El conjunto Tierra-Luna no pudo formarse por condensación. Hay muchos problemas con el momento de inercia, la composición, etc. La Luna no se formó en un punto lagrangiano, se cree que otro planeta acretaba materia en virtualmente la misma órbita que la Tierra, por tanto sólo podía estar en un lagrangiano co-orbital (60º delante o detrás), para que el impacto entre ese planeta (del tamaño de Marte, muchísimo mayor que la Luna) tuviese las características requeridas, sólo pudo provenir de una migración de un lagrangiano. Si hubiese venido de otra órbita, los ángulos y velocidades relativas serían muy diferentes, el impacto hubiese destruido por completo ambos mundos y no es probable que hubiesen coalescido de nuevo. En cambio, en ese escenario la velocidad de impacto fue sorprendentemente baja, inferior a 4 km/s, y con el ángulo adecuado para ser “absorbido”, no para producir un impacto altamente destructivo y dispersivo.

      En muchas de las actuales simulaciones, no se forma ninguna luna, en otras, se forman dos, o más, algunas vuelven a caer al cabo de un tiempo por marea gravitatoria contra la Tierra, se piensa actualmente que muchas características de la superficie y el manto lunares es porque efectivamente se formaron *dos* lunas, la más pequeña acabó impactando de un modo similar, pero contra la propia Luna.

      Un mecanismo similar a este podría haber dado lugar al sistema Plutón-Caronte, mucho más complejo y con más cuerpos. Realmente, no sabemos si este tipo de colisiones son incluso habituales, es perfectamente posible que *todas* las lunas se formen así, incluyendo las de los planetas gigantes (el modelo más recurrido piensa que se formaron como una sub-nube de condensación), por colisiones de baja velocidad entre planetesimales coorbitales.

  5. ¿Existen estas simulaciones en vídeo? Me encantaría poder ver el baile que se supone hizo el sistema solar durante su formación. Quizás aparezca en la serie de documentales Universe de History Channel, que estoy empezando ahora, pero no estoy seguro.

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